สถานะปัจจุบันของการป้องกันระบบประสาทในโรคหัวใจพิการแต่กำเนิด ตอนที่ 3

3.2. การประเมินแบบกึ่งปริมาณของ DNA ไมโตคอนเดรียนอกมดลูก

รูปภาพของการย้อมสี Hsp60 (เมทริกซ์ไมโตคอนเดรีย) และการย้อมสีฮิสโตน-H2B (เครื่องหมายนิวเคลียร์) ถูกลบออกจากรูปภาพของการย้อมสี dsDNA จากนั้น เมื่อใช้ฟังก์ชัน "AdjustThreshold" ของซอฟต์แวร์ lmage] (สถาบันสุขภาพแห่งชาติ) ภาพจะถูกไบนาไรซ์

ไมโตคอนเดรียเป็นโรงงานผลิตพลังงานในเซลล์ มีหน้าที่ในการสังเคราะห์ ATP เพื่อให้พลังงานที่เซลล์ต้องการ เมทริกซ์ไมโตคอนเดรียเป็นของเหลวภายในไมโตคอนเดรียซึ่งมีเอนไซม์และไอออนหลากหลายชนิด และเป็นสถานที่สำคัญสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีต่างๆ ของไมโตคอนเดรีย หน่วยความจำเป็นหนึ่งในความสามารถทางปัญญาที่สำคัญที่สุดของมนุษย์ แม้ว่าทั้งสองอาจดูเหมือนไม่เกี่ยวข้องกัน แต่ก็มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด

การวิจัยแสดงให้เห็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างเมทริกซ์ไมโตคอนเดรียกับหน่วยความจำ เอนไซม์และไอออนในเมทริกซ์ไมโตคอนเดรียสามารถส่งผลโดยตรงต่อความตื่นเต้นง่ายของเซลล์ประสาท โดยการควบคุมการเผาผลาญพลังงานและสถานะช่องไอออนในเซลล์ประสาท ซึ่งส่งผลต่อความจำ นอกจากนี้ ยังมีโมเลกุลส่งสัญญาณหลายชนิดในเมทริกซ์ไมโตคอนเดรีย ซึ่งสามารถส่งผ่านไปยังเซลล์ประสาทปลายน้ำผ่านแอกซอนและไซแนปส์ของเซลล์ประสาท ส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณของเซลล์ประสาท จึงส่งผลต่อการก่อตัวและการรวมตัวของหน่วยความจำ

ในเวลาเดียวกัน กิจกรรมของหน่วยความจำยังส่งผลโดยตรงต่อสถานะของไมโตคอนเดรียเมทริกซ์อีกด้วย กิจกรรมด้านความจำจะเพิ่มการใช้พลังงานของเซลล์ประสาทและส่งเสริมปฏิกิริยารีดอกซ์ในเมทริกซ์ไมโตคอนเดรีย ซึ่งส่งผลต่อระดับเมตาบอลิซึมของไมโตคอนเดรียและความสมดุลของไอออนในเซลล์ และยังส่งผลต่อความตื่นเต้นง่ายและประสิทธิภาพการถ่ายโอนสัญญาณของเซลล์ประสาทอีกด้วย

ดังนั้นการรักษาสุขภาพไมโตคอนเดรียที่ดีจึงเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาการทำงานของหน่วยความจำที่ดี คุณสามารถช่วยรักษาสุขภาพของไมโตคอนเดรียเมทริกซ์ได้ด้วยการรักษานิสัยการใช้ชีวิตที่ดี เช่น อาหารเป็นประจำ การออกกำลังกายปานกลาง การนอนหลับที่เพียงพอ ฯลฯ นอกจากนี้ ฟังก์ชันหน่วยความจำยังสามารถปรับปรุงได้ด้วยการแทรกแซงทางเภสัชกรรมที่เหมาะสมเพื่อส่งเสริมปฏิกิริยาทางชีวเคมีและการส่งสัญญาณภายในเมทริกซ์ไมโตคอนเดรีย

ในชีวิตประจำวันเราสามารถออกกำลังกายด้านความจำได้หลายวิธี เช่น อ่านหนังสือ อ่านหนังสือ คิด เล่นเกม เป็นต้น ขณะเดียวกันก็ควรใส่ใจในการรักษาสุขภาพที่ดีเพื่อรักษาสุขภาพของไมโตคอนเดรียเมทริกซ์ให้ดียิ่งขึ้นด้วย ฉันเชื่อว่าด้วยความพยายามเหล่านี้ เราจะมีความจำดีขึ้นและรับมือกับความท้าทายต่างๆ ในชีวิตและการทำงานได้ดีขึ้นอย่างแน่นอน จะเห็นได้ว่าเราต้องปรับปรุงความจำ และ Cistanche Deserticola สามารถปรับปรุงความจำได้อย่างมาก เนื่องจาก Cistanche Deserticola ยังสามารถควบคุมความสมดุลของสารสื่อประสาท เช่น การเพิ่มระดับของอะเซทิลโคลีนและปัจจัยการเจริญเติบโต สารเหล่านี้มีความสำคัญมากต่อความจำและการเรียนรู้ นอกจากนี้ Cistanche Deserticola ยังช่วยเพิ่มการไหลเวียนของเลือดและส่งเสริมการส่งออกซิเจน ซึ่งช่วยให้สมองได้รับสารอาหารและพลังงานที่เพียงพอ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความมีชีวิตชีวาและความอดทนของสมอง

คลิกรู้อาหารเสริมเพื่อเพิ่มความจำ

เราเลือก dsDNA puncta ซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 2 ถึง 20 um' (ความเป็นวงกลม 0.1-1.0) โดยใช้ฟังก์ชัน "วิเคราะห์-วิเคราะห์อนุภาค" หากจำเป็น รูปภาพต้นฉบับจะถูกตรวจสอบเพื่อการนับครั้งสุดท้าย ถ้าสัญญาณของฮิสโตน H2B มีค่าน้อย จากนั้นภาพที่ลบออกจะแสดงโครงสร้างคล้ายโดนัท

สิ่งเหล่านี้เป็นตัวแทนของ cytosolic dsDNA ของแหล่งกำเนิดนิวเคลียร์ และควรกำจัดออกจากปริมาณของ cytosolic dsDNA ของต้นกำเนิดจากไมโตคอนเดรีย ช่วงของขนาดสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามชนิดของเซลล์หรือที่มาของสิ่งส่งตรวจทางเนื้อเยื่อวิทยา รูปที่ lE แสดงตัวอย่างการนับ DNA ไมโตคอนเดรียนอกมดลูก

จุดโดยใช้ 1B D.

อีกทางหนึ่ง รูปภาพของการย้อมสี Hsp60 จะถูกลบออกจากรูปภาพของการย้อมสี dsDNA จากนั้น นับจำนวน dsDNA puncta โดยใช้ฟังก์ชัน "Adjust-Threshold "Analyze-Analyze Particles" ต่อมา dsDNA puncta ที่ไม่มีสัญญาณ histone-H2B จะถูกนับโดยการสังเกตโดยตรง วิธีหลังมีความเหมาะสมเมื่ออิมเมจ histone-H2B แสดงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนต่ำ

โดยรวมแล้ว วิธีการนี้สามารถแสดง DNA ไมโตคอนเดรียนอกมดลูกที่รั่วเข้าไปในไซโตพลาสซึมได้อย่างชัดเจน และช่วยให้สามารถประเมินวัตถุประสงค์และทางสถิติของ DNA ไมโตคอนเดรียนอกมดลูกดังกล่าวในเซลล์ได้

4. การอภิปราย

ในการศึกษาของเรา เราได้พัฒนาวิธีการที่ช่วยให้สามารถนับ DNA ไมโตคอนเดรียของไซโตพลาสซึมได้ มีการรายงานการตรวจหา DNA ของไมโตคอนเดรียในไซโตพลาสซึมโดยใช้เทคนิคอิมมูโนฟลูออเรสเซนต์ แต่วิธีการดังกล่าวไม่ได้เป็นเชิงปริมาณในการประเมิน DNA ของไมโตคอนเดรียในไซโตพลาสซึมในกรณีส่วนใหญ่ [15,25] ในการศึกษาอื่น ได้ทำการตรวจ PCR แบบหยดเพื่อหาปริมาณ DNA ไมโตคอนเดรียที่หมุนเวียนอยู่ [9]

เมื่อเร็วๆ นี้ Sato และคณะ [26,27] เผยแพร่โปรโตคอลที่ดีเยี่ยมในการประเมิน DNA ของไซโตพลาสซึมโดยการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์อิมมูโนฟลูออเรสเซนต์โดยใช้แอนติบอดี Lamin B1 (LMNB1) เป็นเครื่องหมายโครงสร้างนิวเคลียร์และหน่วยย่อยของไซโตโครม c oxidase 4 (COX4) เป็นเครื่องหมายโครงสร้างไมโตคอนเดรีย โปรโตคอลนี้ดูเหมือนมีประโยชน์มากสำหรับการหาปริมาณ dsDNA ของไซโตพลาสซึมจากแหล่งกำเนิดนิวเคลียร์

อย่างไรก็ตาม เมื่อเราลองใช้ COX4 หรือเครื่องหมายเมมเบรนของไมโตคอนเดรียอื่นๆ รวมทั้งเครื่องหมายด้านในและด้านนอก เป็นเรื่องยากมากที่จะแยกแยะไซโตพลาสซึมจากไมโตคอนเดรียได้อย่างแม่นยำ

ตัวอย่างเช่น ถ้าเราสังเกตสัญญาณแบบวงกลมโดยใช้เครื่องหมายเมมเบรนของไมโตคอนเดรีย และสังเกตสัญญาณ dsDNA ภายใน แล้ว dsDNA นี้สามารถเป็นตัวแทนของไมโตคอนเดรีย DNA ภายในไมโตคอนเดรียแบบวงกลม (ปกติ) หรือ DNA ไมโตคอนเดรียของไซโตพลาสมิกภายนอกไมโตคอนเดรียคล้ายโดนัท (นอกมดลูก) ดังนั้นเราจึงใช้ Hsp60 เป็นเครื่องหมายติดฉลากเมทริกซ์ธีมิโตคอนเดรียเพื่อประเมิน DNA ไมโตคอนเดรียนอกมดลูกในไซโตพลาสซึม

ตามที่อธิบายไว้ในการทบทวนล่าสุด [23] มีไซโตพลาสซึมดีเอ็นเอของแหล่งกำเนิดนิวเคลียร์หลายประเภทที่แตกต่างกัน และส่วนใหญ่เป็นผลบวกต่อเครื่องหมายฮิสโตน เนื่องจากข้อจำกัดของการรวมกันของแอนติบอดีที่ใช้สำหรับการย้อมสีสามชั้น เราจึงใช้ฮิสโตน H2Ba เป็นเครื่องหมายฮิสโตน

อย่างไรก็ตาม หากข้อจำกัดนี้ได้รับการแก้ไข H2AX อาจเป็นเครื่องหมายที่ดีกว่าสำหรับ dsDNA ของไซโตพลาสซึมของแหล่งกำเนิดนิวเคลียร์ Histone-H2B-negative dsDNA ของไซโตพลาสซึมไม่พบในเซลล์ควบคุม HeLa ที่ใช้ในการศึกษานี้ แต่ dsDNA ของแหล่งกำเนิดนิวเคลียร์ดังกล่าวอาจมีอยู่หากใช้เส้นหรือเงื่อนไขของเซลล์อื่น

การผสมพันธุ์ในแหล่งกำเนิดของ DNA ของไมโตคอนเดรียที่ใช้ในรายงานล่าสุดของเรามีความเหมาะสมสำหรับการประเมินเชิงคุณภาพ แต่อาจเป็นเรื่องยากที่จะใช้การผสมพันธุ์ในแหล่งกำเนิดเพื่อการประเมินเชิงปริมาณ [8]

การผสมข้ามพันธุ์ในแหล่งกำเนิดจะทำให้ชิ้นงานสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการเสียรูปหรือเสียงรบกวนในบางส่วนของชิ้นงานทดสอบ ในทางกลับกัน วิธีอิมมูโนไซโตเคมีคอลที่นำเสนอในบทความนี้สามารถรับสัญญาณได้โดยไม่มีเสียงรบกวนในพื้นหลัง ในรายงานล่าสุดของเราในเซลล์ของมนุษย์และเซบีริชที่ใช้เป็นแบบจำลองโรคพาร์กินสัน เราแสดงให้เห็นว่า DNA ของไมโตคอนเดรียรั่วไหลเข้าไปในไซโตพลาสซึม ซึ่งเป็นพิษต่อ เซลล์. นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นว่าปริมาณของ DNA ไมโตคอนเดรียในเซลล์เพิ่มขึ้นในเนื้อเยื่อสมองหลังชันสูตรของผู้ป่วยโรคพาร์กินสัน [8]

หลักฐานเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าปริมาณ DNA ของไมโตคอนเดรียนอกมดลูกที่เพิ่มขึ้นที่รั่วไหลออกมาจากไมโตคอนเดรียสามารถกระตุ้นให้เกิดการอักเสบเฉียบพลันและเรื้อรังซึ่งส่งผลให้เกิดโรคต่างๆ รวมถึงโรคพาร์กินสันและภาวะหัวใจล้มเหลว ดังนั้นการควบคุมการย่อยสลายหรือการยับยั้งของ cytosolic-DNA ของเซ็นเซอร์อาจเป็นเป้าหมายในการรักษาโรคเหล่านี้ได้ [8,28]

วิธีการที่แนะนำในบทความนี้สำหรับการประเมินเชิงปริมาณของ DNA ไมโตคอนเดรียนอกมดลูกทำหน้าที่เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมในสาขานี้

การมีส่วนร่วมของผู้เขียน: HM และ MTH กำหนดสมมติฐาน ออกแบบการทดลองส่วนใหญ่ ทำการทดลอง วิเคราะห์ข้อมูล และเขียนต้นฉบับ NMดำเนินการทดลองที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เพาะเลี้ยง ผู้เขียนทุกคนได้อ่านและเห็นด้วยกับฉบับตีพิมพ์ของต้นฉบับแล้ว

เงินทุน: งานนี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนจาก AMED (หมายเลขทุน JP21gm6110028 และ JP19dm0107154 (HM)) มูลนิธิวิทยาศาสตร์ทาเคดะ (HM) JSPS KAKENHI (หมายเลขทุน JP14516799 (HM) JP 16690735 (HM) และ JP 17925674 (HM) ), JST (Moonshot R&D; หมายเลขทุน JPMJMS2024 (HM)) และ Grants-in-Aid จาก TBRF (หมายเลขทุน TBRF-RF 21-135 (HM))

คำชี้แจงความพร้อมใช้งานของข้อมูล: ข้อมูลและเครื่องมือที่อธิบายไว้ในต้นฉบับนี้มีให้ตามคำขอ

การรับทราบ: เราขอขอบคุณ Shinano Kobayashi สำหรับการมีส่วนร่วมในการสนทนาที่เป็นประโยชน์และให้การสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เรารับทราบถึงมูลนิธิวิจัยชีวเคมีแห่งโตเกียว (TBRF) สำหรับการมอบทุนหลังปริญญาเอกของ TBRF ให้กับนักวิจัยชาวต่างชาติแก่ MH (TBRF-RF 21-135)

ความขัดแย้งทางผลประโยชน์: ผู้เขียนประกาศว่าไม่มีความขัดแย้งทางผลประโยชน์

อ้างอิง

1. หลี่ XD; วูเจ.; เกา ด.; วัง, เอช.; ซัน, ล.; Chen, ZJ บทบาทสำคัญของการส่งสัญญาณ cGAS-cGAMP ในการป้องกันไวรัสและผลเสริมภูมิคุ้มกัน วิทยาศาสตร์ 2013, 341, 1390–1394 [CrossRef] [PubMed]

2. อันซารี รัฐแมสซาชูเซตส์; ดัตตา ส.; วีตทิล, MV; ดัตตะ ด.; อิคบาล เจ.; คูมาร์ บ.; รอย, อ.; ชิโคติ, ล.; ซิงห์ วีวี; Chandran, B. การจดจำ Herpesvirusgenome ทำให้เกิด acetylation ของนิวเคลียร์ IFI16 เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการโยกย้ายของไซโตพลาสซึม, การอักเสบและการตอบสนองของ IFN PLoS Pathog. 2015, 11, e1005019. [CrossRef] [PubMed]

3. ออร์ซัลลี, MH; โบรเคมา นิวเม็กซิโก; ร้านอาหารมื้อเย็น ปริญญาตรี; แฮงค์ส ดีซี; เอลด์, นอร์ทแคโรไลนา; คริสเทีย IM; Knipe, DM cGAS-mediated เสถียรภาพของ IFI16 ส่งเสริมการส่งสัญญาณโดยธรรมชาติในระหว่างการติดเชื้อไวรัสเริม โปรค Natl. อคาด. วิทยาศาสตร์ สหรัฐอเมริกา 2015, 112, E1773–E1781.[CrossRef] [PubMed]

4. วู้ดเวิร์ด เจเจ; เอียวาโรเน, AT; Portnoy, DA c-di-AMP ที่ถูกหลั่งโดย Listeria monocytogenes ในเซลล์จะเปิดใช้งานการตอบสนองของโฮสต์ประเภท Iinterferon วิทยาศาสตร์ 2010, 328, 1703–1705 [CrossRef] [PubMed]

5. โตว ซ.; โกช, เค.; วิซิโอลี, มก.; จู้ เจ.; เสน ป.; วังเกนสตีน, KJ; ซิมิธี เจ.; แลน, ย.; ลินย.; โจว ซ.; และคณะ Cytoplasmicchromatin ทำให้เกิดการอักเสบในความชราภาพและมะเร็ง ธรรมชาติ 2017, 550, 402–406. [ครอสอ้างอิง]

6. ทาคาฮาชิ อ.; ลู ต.; โอคาดะ ร.; คามาจิ ฟ.; วาตานาเบะ ย.; วาคิตะ ม.; วาตานาเบะ ส.; คาวาโมโตะ ส.; มิยาตะ, เค.; ช่างตัดผม, GN; และคณะ การลดลงของ DNase ของไซโตพลาสซึมมีส่วนเกี่ยวข้องในการสะสม DNA ของไซโตพลาสซึมและ SASP ในเซลล์ชราภาพ แนทคอม. 2018, 9, 1249. [CrossRef]

7. แมคอาเธอร์ เค.; ไวท์เฮด, LW; ฮัดเดิลสตัน เจเอ็ม; หลี่ ล.; แพดแมน, บีเอส; ออร์ชอต, ว.; จีโอฮีแกน นอร์ทดาโคตา; แชปปาส ส.; เดวิดสัน, S.;ชิน, HS; และคณะ Macropores BAK / BAX อำนวยความสะดวกในการเกิดหมอนรองไมโตคอนเดรียและ mtDNA ไหลออกมาในระหว่างการตายของเซลล์ วิทยาศาสตร์ 2018,359, eaao6047. [ครอสอ้างอิง]

8. มัตซุย ฮ.; อิโตะ เจ.; มัตซุย น.; อุเอจิ ต.; โอโนเดระ โอ.; Kakita, A. Cytosolic dsDNA ของต้นกำเนิดไมโตคอนเดรียทำให้เกิดพิษต่อเซลล์และการเสื่อมของระบบประสาทในแบบจำลองเซลล์และเซบีริชของโรคพาร์กินสัน แนท. ชุมชน 2021, 12, 3101. [CrossRef]

9. สลิเทอร์ ดา; มาร์ติเนซเจ.; เฮา ล.; เฉินเอ็กซ์.; ซัน น.; ธารา ด.; ฟิสเชอร์, TD; พม่า เจแอล; หลี่ย.; จาง ซ.; และคณะ Parkin และ PINK1 บรรเทาอาการอักเสบที่เกิดจาก STING ธรรมชาติ 2018, 561, 258–262. [ครอสอ้างอิง]

10. โฮ, ย.; เหว่ยย.; เลาทรุป ส.; หยาง บ.; วังย.; คอร์ดอนเนียร์ ส.; แมตต์สัน ส.ส. ; โครโต เดลลา; การเสริม Bohr, VA NAD(+) ช่วยลดการอักเสบของระบบประสาทและความชราภาพของเซลล์ในเมาส์จำลองพันธุกรรมของโรคอัลไซเมอร์ผ่าน cGAS-STING โปรค Natl.Acad. วิทยาศาสตร์ สหรัฐอเมริกา 2021, 118, e2011226118

For more information:1950477648nn@gmail.com